重油催化裂化油漿二級過濾技術的應用

林春光，歐陽云鳳，董 振，周 旭

（1 中國石油天然氣集團東北煉化工程有限公司錦州設計院，遼寧 錦州 121001；2 品孚流體工業公司，北京 100022）

油漿是重油催化裂化工藝過程中所產生的一種性質極為特殊的副產品，其相對密度大、相對分子質量大、黏度高并含有較多的催化劑固體顆粒，油漿的性質和組成因催化裂化原料和加工工藝的不同也有很大差別[1-2]。油漿具有重要的開發實用價值，可用來制造碳黑、石墨電極的針狀焦，也可以作為燃料重油的調和組分以及芳烴抽提生產橡膠的添加劑[3]。由于油漿中含有較高的固體顆粒含量（0.2%～0.6%），嚴重地影響了下游產品的質量[4-8]。目前，催化裂化油漿的分離方法主要有4 種：過濾法、離心法、靜電法和沉降法[9]。這4 種方法都有各自的優缺點，主要的不足往往局限于設備投資過大、濾芯保護和再生不易。因此，油漿凈化分離技術的開發是迫切需要解決的問題，滿足分離去除固體顆粒，有效降低灰分 含量，達到不同產品的質量需求，適用于工業化生產。

目前，國內有近20 套油漿過濾系統，但是由于種種原因，這些系統目前無法正常連續運轉，一般在運轉4 個月內就會產生濾芯堵塞的問題。主要原因是因為國內的催化裝置都是重油裂化催化裝置，原料殘渣比高，油漿中含有瀝青質成分，瀝青質成分是造成濾芯堵塞的罪魁禍首。針對國內催化油漿的特點，錦州設計院采用品孚公司提供的二級過濾技術設計方案，過濾系統設計為連續分批次操作，兩臺主過濾器輪流進行。該技術已在錦州石化公司針狀焦裝置中得到了充分的檢驗，該裝置從2010年11月開車至今，運行良好，各項指標均正常。本次設計是在錦州石化的經驗基礎上進行優化的。

1 原料主要工藝參數

原料來源于煉油二廠三催化裝置催化分餾塔底的外甩油漿，原料的主要工藝參數如表1 所示。

2 工藝流程的優化設計

該過濾系統設計為連續分批次操作，采用“預過濾在主過濾器離線時形成保護濾餅，兩臺主過濾器同時在線過濾，輪流下線反沖洗”的工作方式，油漿過濾操作系統的簡易流程如圖1 所示。自分餾塔底來的催化外甩油漿先進入預過濾器進行預過濾，經過一定的時間后，預過濾器濾芯表面形成一層濾餅，此時，預過濾后的濾液再進入主過濾器進行過濾。在主過濾器濾芯表面形成一層濾餅后，預過 濾 器 停 止 工 作 進 入 反 沖 洗 階段，催化外甩油漿直接進入主過濾器進行過濾，濾清液經水箱冷卻后輸送出裝置。當主過濾器濾芯差壓到達預定值或到達預定的過濾周期時，主過濾器進入反沖洗階段，兩臺主過濾器輪流進行。反沖洗后的殘渣油進入殘渣罐，經水箱冷卻后輸送出裝置。原料催化外甩油漿再次進入預過濾器，開始下一輪循環。濾芯再生采用回煉油浸泡和氣體吹掃聯合的方式，這樣設計可以更好地實現濾芯在線再生的要求。同時，由于油漿溫度為280～300 ℃，為了減少過濾器受熱不均，保證過濾器長期使用壽命，采用回煉油預熱和蒸汽伴熱方式，保證過濾器的溫度穩定在油漿過濾的操作溫度范圍。

表1 原料的主要工藝參數

優化后的過濾系統，預過濾器采用楔形金屬絲纏繞濾芯，主過濾器采用帶表面覆膜的金屬粉末燒結濾芯。在正常生產時，不僅大大延長了過濾周期和運行時間，而且濾后油漿中固體顆粒含量大大減少，過濾系統優化前后數據對比如表2 所示。油漿過濾系統的平均過濾效率達到了97%以上，可達到下游產品的灰分要求，油漿過濾前后數據對比如表3 所示。

圖1 過濾工藝流程

3 主要設備的操作要點

3.1 預過濾器

預過濾器是在要保護的過濾器即將離線反沖洗時開始工作的。油漿從過濾器的底部進入預過濾器，油漿在壓力的作用下由濾芯的外部穿過濾芯從過濾器出口流出。大部分的固體催化劑顆粒會在濾芯外表面形成濾餅，過濾在線循環時間可以設定。當形成預定的濾餅后，預過濾器就停止工作，用中段油進行濾餅清洗。當主過濾器完成反沖洗后，重新上線工作時，油漿首先會通過預過濾器，將不能穿透預過濾器上濾餅的瀝青質和顆粒攔截下來，部分小顆粒的催化劑會進入下游主過濾器形成濾餅層。主過濾器的濾餅形成后，預過濾器下線進入反沖洗再生，準備進入下一個過濾循環。

3.2 主過濾器

經過預過濾器過濾后的濾液進入主過濾器，預過濾器濾芯不能截留的小顆粒催化劑在主過濾器濾芯內表面形成濾餅。在過濾過程中，濾餅會逐漸加厚并且流通阻力逐漸增加，通過增加濾芯的內外壁的壓差保持設定的流量。在這種方式下，過濾不斷進行，直到最后的濾芯壓差到了設定值或者到達設定的過濾最長時間，這時就必須進行過濾器反沖洗來沖掉濾餅。

過濾器反沖洗首先要切斷流入的液體并且隔離過濾器。在過濾器殼程中的濾清油將會被反沖洗液置換出去，反沖洗液一是用來溶解部分瀝青質，二是用來反沖洗。之后，氣相緩沖罐中的干氣輸入過濾器，對過濾器增壓，直到設定的反沖洗壓強打開底部排渣閥，快速泄放的壓力和反向液流使濾芯內壁的濾餅與濾芯剝離，從底部的排渣閥流入殘渣罐。反沖洗完成后，再采用特定的方式緩慢地向過濾器內充入油漿，在形成一定厚度的薄濾餅之后，過濾器又重新進入過濾狀態。為了保證新上線的過濾器在上線后能有一段時間內工作在半負荷的狀態下（有利于防止濾芯堵塞），應合理地安排兩臺過濾器輪流下線反沖洗的時間，最好把一臺過濾器的反沖洗時間安排在另一臺過濾器過濾周期的中部。

表2 過濾系統優化前后數據對比

表3 油漿過濾前后固體含量數據對比

3.3 殘渣罐

過濾器反沖洗后，殘渣罐可以開始排渣。殘渣罐底部排渣管線上通入一股反沖洗液，打開罐底出口閥片刻，利用反沖洗液的壓力反向推動出口管線中的沉積物，防止由于固體顆粒長時間的沉積造成管線堵塞。然后關閉殘渣罐放空閥，用干氣增壓，同時將反沖洗液打入殘渣罐，稀釋罐內的渣油，打開出口閥排放渣油。渣油排放完后，沖洗管線的反沖洗液保持繼續流動。殘渣罐應該盡快排空，以防止底部產生固體沉積。

4 結 論

二級油漿過濾技術具有濾芯反沖洗連續在線運行、自動化操作、反沖洗液及催化劑平穩回收等特點，改善了操作彈性，延長了工作周期，提高了固體顆粒的脫除率，濾后油漿的固體顆粒質量分數達到0.01%以下，提高了油漿的利用價值，滿足下游產品的灰分要求，在生產清潔油漿領域邁出了堅實的一步。

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[3] 徐燕平，劉國榮. 催化裂化油漿過濾技術的改進及應用[J]. 石化技術，2012，19（2）：38-41，61.

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